多线扫描装置及方法与流程

本发明涉及扫描装置领域，特别是涉及一种多线扫描装置及方法。

背景技术：

扫描装置中，通常通过设置振镜使得扫描线在扫描面上往复运动，现有的扫描装置通过使用正多边反射镜取代振镜，使得扫描速度提高，运转平稳性提高；但在一些面扫描的情况下，正多边反射镜扫描装置具有扫描速度低，扫描时间长等问题，具有一定的限制性。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种改进的扫描装置，该扫描装置通过设置多个与转动件转动轴不同的多个反射镜片，使得扫描激光能够经多个反射镜片分别被反射到成像面上的多条扫描线上，应用该反射镜的扫描装置的具有广泛的应用前景。

本发明提供一种多线扫描装置，所述多线扫描装置包括激光器、多个反射镜片、成像面以及转动件；多个所述反射镜片沿所述转动件的转动转动轴围设，且多个所述反射镜片与所述转动件的所述转动轴转动轴设置成多个不同的角度；所述激光器以固定角度向多个所述反射镜片发射扫描激光，所述反射镜片能够将所述激光器发射的扫描激光反射至成像面，且在所述成像面上形成多条扫描线。

如此设置，该扫描装置通过设置多个与转动件转动轴不同的多个反射镜片，使得扫描激光能够经多个反射镜片分别被反射到成像面上的多条扫描线上。

为了使得反射镜片安装在转动件上，且各个反射镜片与转动件形成不同角度；所述转动件包括多面支架，所述多面支架包括围绕所述转动件的转动轴设置的多个外廓平面，多个所述反射镜片分别对应固设于所述多个外廓平面。

如此设置，所述反射镜片通过安装在多面支架的外廓平面上，与转动件的转动轴保持不同的角度。

为了使得所述反射镜片能够较为完整的反射形成密铺的扫描射线，所述多面支架设置有六个与所述转动轴各成不同角度的外廓面，且所述反射镜片设置有六个，并安装在所述外廓面上。

如此设置，所述反射镜片通过安装在不同的外廓面上，使得反射镜片反射出六条密铺的扫描射线。

为了使得转动件带动反射镜片转动，所述多线扫描装置还包括驱动件，所述驱动件与所述转动件连接，所述驱动件用于带动所述转动件转动。

如此设置，所述驱动件带动所述转动件转动，从而带动安装在转动件上的反射镜片转动。

为了使得能够了解转动件的转动实时位置或扫描激光投射到反射镜片的位置，所述多线扫描装置还包括编码器，所述编码器与所述转动件连接，且所述编码器随所述转动件转动。

如此设置，使得编码器伴随转动件转动，并将角位移转变为脉冲信号，向外传递，即能解析到转动件转动实时位置。

为了使得多线扫描装置控制各部件的开关和解析信息，所述多线扫描装置还包括扫描控制器，所述扫描控制器与所述激光器和所述编码器电性连接，所述扫描控制器能够根据所述编码器输出的编码值控制所述激光器的发射功率。

如此设置，使得多线扫描装置能够整合各部件传递的信息，控制机关器的发射功率。

为了使得多线扫描装置能够扫描多个平面，所述多线扫描装置还包括安装座和滑动件，所述激光器和所述转动件安装于在所述安装座，所述滑动件沿所述转动轴的轴向方向设置，所述安装座滑动安装于所述滑动件上，并沿所述滑动件的设置方向滑动。

如此设置，使得多线扫描组件能够在框架上滑动，并能够扫描多个平面。

本发明还提供一种多线扫描方法，所述方法包括：以固定角度向转动件上设置的反射镜片发射扫描激光，其中，围绕所述转动件的转动轴设置有多个所述反射镜片，且多个所述反射镜片与所述转动件的所述转动轴设置成不同的角度；

驱动所述转动件绕所述转动轴转动，以使得激光器发射的扫描激光被多个所述反射镜片分别反射到成像面上的多条扫描线上。

进一步的，所述方法还包括；检测所述转动件的旋转角度；根据所述转动件的旋转角度，调节扫描激光的发射功率。

进一步的，检测所述转动件的旋转角度包括：通过与所述转动件连接的编码器输出的编码值确定所述转动件的旋转角度。

进一步的，所述方法还包括：获取与多个所述反射镜片中每个反射镜片对应的扫描线畸变规律；根据所述扫描线畸变规律对与每个反射镜片对应的图像数据进行反向畸变，并根据反向畸变得到的图像数据进行多线扫描。

本发明提供一种多线扫描装置及方法，所述多线扫描装置包括激光器、多个反射镜片以及转动件；多个所述反射镜片围绕所述转动件的转动轴设置，且多个所述反射镜片与所述转动件的所述转动轴设置成不同的角度；所述激光器以固定角度向多个所述反射镜片发射扫描激光，所述扫描激光能够经多个所述反射镜片分别被反射到成像面上的多条扫描线上。

附图说明

图1为本发明提供的一个实施方式中的多线扫描装置的结构示意图；

图2为图1所示的多线扫描装置的工作示意图；

图3为图1所示的多线扫描装置的另一视角的工作示意图；

图4为图1所示的多线扫描装置的扫描方法流程图。

100、多线扫描装置；10、激光器；11、扫描激光；20、反射镜片；30、转动件；31、转动轴；40、编码器；50、安装座；51、支撑架；52、挡板；60、框架；70、滑动件；80、成像面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本发明提供的一个实施方式中的多线扫描装置100的结构示意图。

在本发明提供的一个实施方式中，多线扫描装置100包括框架60，框架60用于多线扫描装置100中各个器件的安装，以及整体多线扫描装置100的设置。

在本实施例中，框架60大致呈长方体，框架60的顶部设置有成像面80，框架60内还包括滑动件70，滑动件70的滑轨设置在框架60的高度方向的中部，且滑动件70沿支架的长度方向布置，反射镜片20以及激光器10通过滑动件70安装在框架60上。

可以理解，本发明并不限制框架60的设置形状，在其他的实施方式中，框架60还可以设置成正方体或不规则的长条状，只要成像面80、发射镜片以及激光器10安装在框架60上即可。

在本实施例中，多线扫描装置100包括安装座50，安装架设置在框架60上，用于安装反射镜片20以及激光器10。

在本实施例中，安装座50呈长条状，安装架包括支撑架51以及挡板52，挡板52呈长方形板板状，且固定安装在支撑架51上，支撑架51的底部开设有滑块，滑动块与框架60上的滑轨配合安装，安装架能够通过支撑架51上的滑块滑动安装在滑动件70上，并能够带动反射单元以及射线发发生器沿滑动件70移动。

在其他的实施方式中，挡板52座还可以设置成圆形、三角形的其他任何形状，只要使得反射镜片20能够安装在挡板52上即可。

可以理解，本发明并不限制安装座50的样式，在其他的是设置方式中，安装架仅设置有支撑架51，只要使得激光器10以及发射镜片都安装在安装座50上，且能够伴随安装座50在滑轨上滑动即可。

请参阅图2至图3，图2为图1所示的多线扫描装置100的工作示意图；图3为图1所示的多线扫描装置100的另一视角的工作示意图。

在本实施例中，反射单元包括转动件30，多面支架(图未示)以及反射镜片20，反射镜片20固定安装在反射镜片20上，且多面支架固定安装在转动件30上；转动件30用于带动反射镜片20转动，多面支架用于固定发射镜片，且使得反射镜片20与转动件30的转动轴31设置成不同的角度。

转动件30安装在挡板52上，并可在挡板52上转动，转动件30的端部设置有多面支架，多面支架设置有围绕转动件30的转动轴31的多个外廓平面，且每个外廓平面与转动件30的端面有不同的倾角，每个外廓平面上固定安装有反射镜片20。

具体的，在本实施方式中，转动件30大致呈圆柱形，且转动件30的端面上设置有6个外廓平面的支架，且支架的每个外廓平面与转动件30转动轴31相互形成的角度不同的倾角，反射镜片20设置有6个，且每个外廓平面上安装有一个反射镜片20。

在其他的实施方式中，转动件30呈六棱柱形，多面支架及安装在多面支架上的反射镜片20安装在六棱柱的端部，且六棱柱的端面上设置有6个外廓平面的支架，且每个外廓平面与转动件30端面相互形成的角度不同的倾角，反射镜片20设置有6个，且每个外廓平面上安装有一个反射镜片20，可以理解，本发明并不限制转动件30的设置形式，在其他的实施方式中，转动件30还可以设置成五棱柱以及七棱柱等其他柱状体。

可以理解，本发明并不限制多面支架的设置位置，在其他的实施方式中，多面支架设置在转动件30的外周部，且反射镜片20安装在多面支架的外廓面上，只要使得反射镜片20安装在转动件30上，并能反射射线即可。

在其他的实施方式中，转动件30不包括多面支架，转动件30上开设有多个安装槽，且多个安装槽相对转动件30转动轴31的角度不同，多个反射镜片20对应多个安装槽固定安装，故多个反射镜片20与转动件30的转动轴31呈不同的角度。

在本实施例中，多线扫描组件还包括激光器10，激光器10安装在安装架的顶部，激光器10用于发射扫描激光11。

在本实施例中，激光器10固定安装在安装架的顶部，激光器10朝向反射单元投射扫描激光11，且激光器10投射的射线位于发射镜片的正截面内，并指向转动件30的转动轴31中心。

具体的，在本实施例中，激光器10设置为激光器10，激光器10以一固定角度向转动件30的轴心线投射扫描激光11，即激光器10发射至不同反射镜片20的激光的角度都保持一致。

可以理解，在本发明并不限制激光器10的投射位置，在其他的实施方式中，激光器10设置在安装架的顶部，并向反射镜片20上投射，投射至反射镜片20的正截面处且稍微靠近反射镜片20的边界，只要使得投射的扫描激光11投射至转动件30的转动轴31即可。

在本实施例中，反射单元还包括驱动件(图未示)，驱动件安装在挡板52上，并与转动件30固定连接，驱动件带动转动件30转动，并同时带动安装在转动件30上的多个反射镜片20转动。

可以理解，本发明并不限制驱动件的设置位置，在其他的实施方式中，驱动件设置在框架60上，并通过齿轮连接转动件30，并带动转动件30转动；只要使得驱动件带动转动件30转动即可。

在本实施例中，多线扫描组件还包括编码器40，编码器40与转动件30电性连接，用于将转动件30的角位移转变为数字脉冲信号。

具体的，在本实施例中，编码器40与转动件30固定连接，驱动件带动转动件30转动的同时带动编码器40转动，编码器40将转动件30的角位移转变为脉冲信号，并向外传递。

可以理解，本发明并不仅限于通过安装编码器40的方式，将转动件30的角位移转变为脉冲信号，在其他的实施方式中，还可以通过其他的器件将转动件30水平

在本实施例中，多线扫描组件还包括扫描控制器(图未示)，扫描控制器安装在支架上，并用于控制激光器10的开光及功率。

具体的，在本实施例中，扫描控制器分别与驱动件、激光器10以及编码器40电性连接，扫描控制器发出电信号给驱动件，控制驱动件转动，从而带动转动件30以及编码器40转动，编码器40将角位移转变成脉冲信号，并将脉冲信号传动至扫描控制器，扫描控制器加载待扫描图案每行的像素数据，根据编码器40传递的信息确定转动件30的的实际位置，并通过射线在各反射镜片20中的有效扫描时间，以及每行像素的每个像素的灰暗程度，调节激光器10的开关和功率，使的反射光束在成像面80上显示多条扫描线，即和原图案明暗一致的面。

在本实施例中，多线扫描组件还包括成像面80，成像面80设置在支架的顶端部，用于承载经过反射单元反射后的射线。

具体的，在本实施例中，成像面80安装在支架的顶部，并沿支架顶部平铺。

可以理解，本发明并不限制安装面的设置形式，在其他的实施方式中，成像面80安装在另一设置位置上，

请参阅图4，图4为图1所示的多线扫描装置100的扫描方法流程图。

本发明还提供一种多线扫描方法，多线扫描方法如下：

s1、以固定角度向转动件30上设置的反射镜片20发射扫描激光11，其中，围绕转动件30的转动轴31设置有多个反射镜片20，且多个反射镜片20与转动件30的转动轴31设置成不同的角度；

s2、驱动转动件30绕转动轴31转动，以使得激光器10发射的扫描激光11被多个反射镜片20分别反射到成像面80上的多条扫描线上。

s21、检测转动件30的旋转角度；

根据转动件30的旋转角度，调节扫描激光11的发射功率。

s22、通过与转动件30连接的编码器40输出的编码值确定转动件30的旋转角度。

在进行上述s2过程时，还需要经过通过一个反畸变的步骤：

获取与多个反射镜片20中每个反射镜片20对应的扫描线畸变规律；

根据扫描线畸变规律对与每个反射镜片20对应的图像数据进行反向畸变，并根据反向畸变得到的图像数据进行多线扫描。

在上述过程s1中，多个反射镜片20与转动件30的轴向形成不同的角度的方法为：转动件30上设置有多面支架，支架的每一面对支架转动轴31有不同的倾角，光束经过多面支架的每一个镜面反射后在扫描平面上形成的线在垂直于线方向密铺；以其中一个与支架端面垂直的反射面q为起点，如有n个反射面，入射光线到反射面q的入射角为α，反射镜面到扫描面之间的距离为h，经过单个反射面反射后在扫描面上的线宽度为d，要使所有在扫描面上的线密铺，第p个反射面反射光线在扫描面上的成像线的位置距第一个成像线的距离为p×d，得到第p个反射面的出射光线相对于第一个反射面的出射光线的角度偏转为β＝α-arctan((h×tan(α))/(h+p×d×tan(α)))，进而得到第p个反射面相对于第一个反射面的偏转角度θ＝(1/2)×β。据此，可以计算得到多面支架每一面相对于第一个面的偏转角度。

在上述s22中，检测所述转动件30的旋转角度的步骤为：转动件30与编码器40固定连接，驱动件带动转动件30与编码器40同时转动，编码器40通过将角位移转变为脉冲信号，并通过电性连接，将脉冲信号输入扫描控制器中，扫描控制器通过接收脉冲信号，检测转动件30的旋转角度，以及待扫描区域像素点的对应的数值，调节扫描激光11的发射功率。

本发明中的多线扫描方式，其中的多面支架每一面相对支架中转动轴31的倾角不同，由此导致激光经此面反射后，在成像平面上形成的各个扫描线会存在一定程度的弯曲。其成因是不同倾角的反射面导致激光入射角度的改变，且在该反射面的全部反射角度内不是线性变化的，其中相对中转动轴31倾角越大的面，其反射形成的直线弯曲程度越大。

因此，首先需要对每个面的扫描激光11进行视觉图像采集，将采集到的扫描激光11拟合为二阶多项式公式，利用这个公式对直线畸变进行校正；将每个反射面的畸变校正公式存入到控制系统中，在扫描过程中调用对应的公式对图像数据进行反向畸变，使图像数据的畸变与反射面形成的畸变相反抵消，进而呈现为直线扫描。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。